黄河口湿地典型地物类型高光谱分类方法

黄河口湿地地物类型具有复杂多样的特点,本文将线性光谱混合分析模型与归一化植被指数(NDVI)和归一化水体指数(NDWI)相结合,建立了一种新的滨海湿地遥感影像分类方法;开展了基于CHRIS高光谱影像的黄河口湿地芦苇、柽柳、碱蓬、大米草、潮滩和水体6种典型地物分类实验,整体分类精度为77.33%,Kappa 系数为 0.71,与经典的最大似然分类(MLC)方法相比较,整体分类精度提高1.6%,Kappa 系数提高0.02,尤其是芦苇、碱蓬、大米草和潮滩的分类精度明显提高。     

黄河口附近海域化学需氧量和石油烃分布及其关键控制环境因子分析

于2009年12月、2010年5月、2011年9月、2013年5月和2014年10月,在黄河口附近海域进行了5个航次调查,研究了该海域的化学需氧量(COD)和石油烃的分布情况以及季节变化。结果表明,COD整体呈冬季低、春季高的趋势,而石油烃无明显季节变化趋势。平面分布上,春季和秋季COD高值主要分布在靠近黄河口海域。春季和冬季石油烃高值主要位于调查海域的东北部区域。相关分析结果表明盐度、温度、pH、悬浮物、溶解氧及磷酸盐是影响COD的主要环境因素,而石油烃主要受盐度、温度、pH、无机氮、磷酸盐的影响。进一步多元回归分析结果表明,p H、盐度和溶解氧是影响COD的关键因子,温度是影响石油烃的关键因子。     

基于地物光谱可分性的CHRIS 高光谱影像波段选择及其分类应用

本文以黄河口湿地为研究区,应用覆盖该区域的CHRIS高光谱遥感影像,提出了一种基于地物光谱可分性的滨海湿地高光谱影像波段选择方法。该方法利用研究区的7种典型地物的110余条现场实测地物光谱曲线,通过分析比对地物两两之间的光谱可分度,确定地物类型之间的光谱可分区间,基于此选取CHRIS高光谱影像的地物分类特征波段,应用三种经典的监督分类方法(支持向量机法SVM、人工神经网络法ANN和光谱角制图法SAM)开展利用全波段的和利用本文方法选择特征波段的分类对比实验。结果表明:(1)基于光谱可分性特征波段的方法较全波段分类精度有所提高,其中ANN分类精度最高,为82.52%,较全波段分类精度提高了约为5.1%;(2)芦苇、水体、黄河水和裸滩4种地物的识别能力高,生产者精度都在80%以上;(3)碱蓬的用户精度提升最为明显,约在7%。     

基于HJ-1A高光谱的黄河口碱蓬和柽柳盖度反演模型研究

碱蓬和柽柳是黄河口湿地典型的盐生植物类型,是多种保护珍禽的主要栖息地,具有景观尺度较小、分布广且多混生的特点。应用覆盖黄河口北部潮滩的HJ-1A高光谱遥感影像,基于现场测量的端元光谱和从遥感影像中使用顺序最大角凸锥法(SAMCC)自动提取的端元光谱,应用线性光谱分解法(LSU)、正交子空间投影法(OSP)、匹配滤波法(MF)、最小能量约束法(CEM)和自适应一致估计法(ACE)5种不同光谱解混方法进行混合像元光谱解混,对比两种方法得到的端元光谱分别对碱蓬和柽柳盖度的反演能力,并给出相应的反演模型。结果显示:(1)现场测量端元光谱取得了较好的碱蓬和柽柳盖度反演结果,其中应用LSU方法的光谱解混结果与现场测量盖度的决定系数对于碱蓬和柽柳分别达到了0.88和0.95;(2)两种端元获取方式的光谱解混结果中,LSU和OSP方法均获得了较高的相关性,ACE解混方法的相关性都最低;(3)SAMCC方法提取端元光谱对柽柳的分解结果与现场测量盖度的相关性远高于碱蓬。     

典型高光谱图像端元提取算法在黄河口湿地应用评价研究

端元提取是混合像元分解的基础,也是高光谱遥感的研究热点。对于特定区域的高光谱图像应该使用哪种端元提取算法,需要对各种端元提取算法进行客观地评价。作者针对黄河口湿地CHRIS高光谱图像,使用了重建图像与原图像的均方根误差、有效端元数量两个指数对PPI、N-FINDR、VCA、OSP、IEA和SISAL六种典型的端元提取算法进行了评价。结果表明,SISAL算法重建误差最小,仅有其他算法误差的10%~28%;OSP算法识别了具有物理意义的6种有效端元,多于其他算法识别的地物类型,而SISAL算法识别的端元缺乏物理意义。     

黄河口海域悬沙光谱特征的研究

分析了５７组含沙水体光谱反射曲线特征，定量描述悬浮水体光谱反射峰值处波长的“红移”现象。在此基础上得出黄河口区野外实测悬浮体含量与光谱反射率呈较好的相关关系，相关系数为０．８９，且在４个波段中，ＭＳＳ７相关系数最低，ＭＳＳ６最高。因而用分段回归或复相关模式来研究悬沙含量，效果较好。文中最后讨论了提高遥感信息－悬沙相关关系精度的方法，提出增加参与回归模型参数的设想，特别是增加悬沙粒度参数。     

一种基于众数赋值的高光谱图像地物分类方法

提出了一种融合监督分类与非监督分类结果的高光谱遥感影像分类新方法——众数赋值分类法。采用ISODATA非监督分类方法对高光谱遥感影像进行分类,并对非监督分类结果的图斑进行标记,同时用最大似然法(ML)和支持向量机(SVM)法进行监督分类,然后以监督分类结果对非监督分类后各斑块进行类别赋值。方法是:统计每个非监督分类斑块中由监督分类所获得的各类别像元数及所占比例,将非监督分类斑块的类别赋予所占比例最高的监督分类结果的类别,最终获得高光谱图像分类结果。研究表明:(1)非监督分类类别数量大于10时,其与ML分类结果融合的总体分类精度和Kappa系数均较监督分类法的分类结果好;(2)ML和20个类别的ISODATA分类结果融合的总体精度最高,为87.35%,比单独ML的总体精度高约2个百分点;(3)SVM和10个类别的ISODATA分类结果融合的总体精度提高最大,较SVM的总体精度提高近3个百分点;(4)随着非监督分类类别数量的增多,分类结果的总体精度呈现由低到高再到低的变化过程。     

高光谱遥感技术在海洋研究的应用及展望

在分析高光谱遥感特点的基础上,从其在海洋应用的基础研究和在海洋与海岸带资源环境监测研究2个方面,论述了高光谱遥感在海水叶绿素浓度、悬浮泥沙含量、污染物和表层水温、海冰、海岸带探测的应用和研究进展,最后本文提出了高光谱遥感在海洋研究中着重发展的几个问题:(1)建设海洋及海岸带要素的地物光谱数据库;(2)开展海洋遥感信息系统建设;(3)开展基于高光谱遥感数据的海洋系统光学特性提取模型的研究;(4)开展基于高光谱遥感数据的海陆系统交互作用的环境效应研究.     

高光谱影像处理方法的改进

介绍了高光谱遥感的发展概况及通用数据处理流程,着重分析了数据处理过程中的Hughes现象,指出可以通过对传统的处理方法进行适当的改进来有效地抑制Hughes现象,提高高光谱影像分类精度。     

现行黄河口保护区典型湿地植被时空动态遥感监测

滩涂植被是滨海湿地的重要组成部分,其动态变化影响着湿地生态系统的结构和功能。利用遥感技术监测和评估湿地植被的长期变化对于海岸带资源管理和生态保护具有重要意义。本文以多时相Landsat卫星影像为数据源,结合面向对象和随机森林算法实现现行黄河口保护区内典型湿地植被的精准分类,揭示了2000−2020年研究区内芦苇、盐地碱蓬和互花米草的时空变化特征。经验证,湿地植被制图的总体精度为84.74%～92.39%,Kappa系数为0.81～0.91。长时序的分类结果表明,芦苇是现行黄河口保护区内的优势物种,分布面积占比维持在6%以上且总体保持平稳增长;盐地碱蓬面积自2006年开始呈减少趋势,优势度不断减小且破碎化程度严重。互花米草由2002年的221.85 hm²增加到2020年的5267.79 hm²,其扩张过程可分为3个阶段：2008年以前为扩张初期,互花米草生长不稳定;2008−2014年为快速扩张阶段,年平均扩展率为54%,空间上表现为向海扩张侵占光滩和向陆扩张侵占碱蓬生境;2014年至今为缓慢增长阶段,进入生长的稳定期,年平均扩展率仅为9%。     

黄河口总碱度保守与非保守行为探讨

为了阐明黄河口TAlk（总碱度）的行为特征及主要影响因素,根据2004年4月黄河口TAlk实测数据,结合其它化学要素的同步观测资料对其进行了初步探讨.研究结果表明： 黄河口水体在S〈24的区域范围内TAlk呈现出非保守行为,其中 S〈5时TAlk非保守表现为净TAlk的“亏损”, 即水体TAlk低于理论混合TAlk,是由于水体中DIC的沉淀作用引起;在盐度为8～24之间,TAlk非保守表现为净TAlk的“增加”,即水体TAlk高于理论混合TAlk,主要是由于水体中颗粒碳酸盐溶解引起;水体中的CO2参与了颗粒碳酸盐的溶解,并且很可能是影响水体中碳酸盐溶解的主要因素.     

黄河口邻近海域浮游幼虫群落结构季节变化

基于2019−2020年4个季节的6个航次海上生态调查,研究黄河口邻近海域的浮游幼虫群落结构及其与环境因子的关系,旨在为海域生物多样性保护与重要生物资源养护提供科学基础。结果显示：在黄河口邻近海域,共鉴定出浮游幼虫16类,阶段性浮游幼虫是主要组成类群。浮游幼虫月均丰度以11月最高、1月最低。浮游幼虫香农−威纳多样性指数（H'）夏季（6−8月）高和秋冬季（11月至翌年1月）低。双壳类幼虫和无节幼虫是海区各季节的优势种及浮游幼虫总丰度的主要贡献者,腹足类幼虫、多毛类幼虫以及耳状幼虫、桡足幼虫等是季节性出现的优势种。春−夏间优势种组成更替率高。相对高丰度浮游幼虫主要分布于黄河口入海口附近、小清河口及莱州湾中部。基于浮游幼虫类群丰度组成的聚类分析,可将调查月和站位各分为3个不同的聚类组。月聚类组分别为春季（4月）、夏秋季（6−11月）和冬季（1月）,春季、冬季聚类组的代表类群是无节幼虫,夏秋季聚类组的代表类群是双壳幼虫。3个站位聚类组的组成站位的地理分布交错,代表类群都为双壳类幼虫和无节幼虫。多元方差（MANOVA）和相似性分析（ANOSIM）检验显示,海区内浮游幼虫的多样性指数、丰度、群聚结构等都表现为月间差异显著（p<0.05）,站位间差异不显著（p>0.05）。生物−环境逐步多重回归分析表明,影响浮游幼虫群聚结构的最佳环境因子组合为水温和浮游动物丰度。     

基于高光谱数据的珠江口表层水体悬浮泥沙遥感反演模式

利用2006年12月4日珠江口海域实测的高光谱遥感反射率数据及悬浮泥沙质量浓度数据,进行了该海域表层水体悬浮泥沙遥感反演模式的研究。研究结果表明,悬浮泥沙质量浓度与Rrs(λ1)/Rr s(λ2)-Rrs(λ1)/Rrs(λ3)的相关性较好,其中Rrs(λ)代表遥感反射率,λ代表波长,λ1=762.6 nm,λ2=559.09 nm,λ3=772.78 nm,建立了悬浮泥沙质量浓度定量遥感反演模式,该模式的均方根误差为4.67 mg/L,可以用于珠江口海域的悬浮泥沙质量浓度的遥感监测。     

The grain-size distribution of the suspended particulate matter in the Huanghe Estuary and its adjacent sea area in winter

The grain-size of suspended particulate matter (SPM) in the Huanghe Estuary and its adjacent sea area was investigated with an in situ laser particle size analyzer (LISST-100) in November 2006.The spatial distribution of the grain-size parameters was very complicated.The results show that (1) the mean particle size of SPM ranged from 3.00Φ to 6.41Φ,with an average value of 4.66Φ;(2) the frequency distribution patterns of the SPM grain-size showed three different types,which were mono-mode,dual-mode and tri-...     

黄河口及近海表层沉积物中烃类化合物的组成和分布

为探讨黄河口近海表层沉积物有机质中烃类化合物的分布特征及输运过程,2003年9月采集了南北两个断面表层沉积物样品,对沉积物中正构烷烃和多环芳烃进行了分析,结果表明,黄河口表层沉积物中正构烷烃和多环芳烃的含量分别为0.38~2.55和0.371~0.650μg/g。在南北断面两种烃类化合物的分布明显不同:北断面受石油平台影响,烃类化合物在口门含量较高;南断面受黄河输入影响,由于大颗粒易于沉降,而吸附烃类化合物的能力较强的小颗粒易长距离输运,使这两种烃类化合物的含量从河口到近海整体呈上升的趋势。与北断面相比,南断面受水生源影响相对较弱,而且水生源的贡献随着离岸距离的增加而加强,在最大浑浊带后水生源急剧增强;在南断面多环芳烃主要来源为热解源,北断面多环芳烃受热解源和石油污染的共同影响。     

1996-2020年黄河口清水沟流路海岸线动态演变及其与水沙量的关系研究

海岸线演变及其动态监测对沿海地区生态保护和可持续发展至关重要。受自然过程和人类活动的影响,黄河三角洲海岸线始终处于动态变化之中。本文基于1996-2020年黄河口Landsat系列卫星影像,利用数字岸线分析系统(DSAS),探讨了近25年来黄河口海岸线动态演变规律及其对黄河输沙量变化的响应关系。研究发现：现行河口地区海岸线平均向海淤进速率为260 m/a,老河口岸线平均变化速率为-167 m/a。调水调沙前,河口岸线整体处于蚀退阶段;调水调沙后,现行河口岸线初期快速淤进,后速率逐渐减缓,老河口始终处于蚀退状态。年内尺度上,现行河口岸线在调水调沙年份汛期前后淤进明显,非调水调沙年份汛期前后淤进缓慢,老河口岸线变化基本与年际变化一致。调水调沙前后,黄河入海泥沙量对岸线演变的影响程度加大,在年内尺度上对汛期前后现行河口岸线变化作用显著(R²=0.93)。     

2009年夏季黄河口及其邻近水域网采浮游植物的群落结构

为了研究黄河调水调沙对黄河口及其邻近水域浮游植物群落的影响,于2009年7月黄河第九次调水调沙后对黄河口及其邻近水域的浮游植物进行了调查。利用网采浮游植物样品研究了该水域浮游植物的种类组成、丰度分布、优势种以及生物多样性,结果表明调查水域共鉴定出浮游植物29属53种,隶属于硅藻门、甲藻门、蓝藻门、金藻门和绿藻门,其中硅藻43种,甲藻6种,还有少数浮游植物属于蓝藻门、金藻门和绿藻门;浮游植物细胞丰度为0.96×104~76.32×104个/m3,平均丰度为21.23×104个/m3;主要优势种类有念珠藻(Nostocaceae)、八幅辐环藻(Actinocyclus octonarius)、佛氏海线藻(Thalassionema frauenfeldii)和卡氏角毛藻(Chaetoceros castracanei)等;调水调沙引起的黄河径流量的增加对黄河口及其邻近水域浮游植物群落结构的影响显著。该研究揭示了特定时期黄河口及其邻近水域浮游植物的群落结构,并丰富了该水域浮游植物群落的基础资料,为深入探讨河口环境变化对浮游植物群落的影响提供了重要依据。